Politechnika Szczecińska

Instytut Elektrotechniki

Zakład Maszyn i Napędów Elektrycznych

Laboratorium

Automatyki Napędu Elektrycznego

ROZRUCH SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO Z

ZASTOSOWANIEM PRZEŁĄCZENIA GWIAZDA-TRÓJKĄT

REALIZOWANEGO PRZEZ STEROWNIK PLC

Szczecin 2006

Politechnika Szczecińska

Instytut Elektrotechniki

Zakład Maszyn i Napędów Elektrycznych

2

I.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zaznajomienie z programowaniem sterowników

swobodnie programowalnych oraz zastosowaniem ich do sterowania rozruchem

silnika asynchronicznego klatkowego.

II.

Wstęp

Rozruch silników asynchronicznych klatkowych małej i średniej mocy jest

bardzo prosty i odbywa się przez bezpośrednie włączenie stojana do sieci. W razie

konieczności ograniczenia prądu rozruchowego lub momentu rozruchowego

stosuje się rozruch przy obniżonym napięciu przez włącznie w obwód stojana

rezystora, dławika lub autotransformatora, a także wykorzystując przełącznik

gwiazda-trójkąt.

W celu uruchomienia silnika asynchronicznego konieczne jest, by jego moment

rozruchowy był większy od momentu oporowego. W tym przypadku silnik

zwiększa swoją prędkość wirowania, aż do chwili wystąpienia równowagi między

momentami obrotowym i oporowym. Przy rozruchu silników trójfazowych prąd

rozruchowy jest znacznie większy od znamionowego, natomiast moment

rozruchowy jest stosunkowo mały. W celu wyeliminowania tych niekorzystnych

zjawisk stosuje się specjalne procedury rozruchowe tego typu silników.

Najczęściej stosowana jest tzw. metoda przełączenia gwiazda-trójkąt. W

początkowej fazie rozruch uzwojenia stojana łączone są w gwiazdę, dzięki czemu

prąd rozruchu w stojanie i wirniku zmniejsza się

3 razy, ale jednocześnie

występuje trzykrotne zmniejszenie momentu rozruchowego. Z tego względu

rozruch silnika powinien być przeprowadzony bez obciążenia lub ze znacznie

zmniejszonym obciążeniem. Po osiągnięciu przez silnik odpowiednich obrotów

następuje przełączenie uzwojeń stojana na połączenie w trójkąt.

Jako hamowanie silników asynchronicznych klatkowych stosuje się

najczęściej hamowanie dynamiczne w funkcji czasu przez doprowadzenie do

stojana prądu stałego. Znacznie rzadziej stosuje się hamowanie przeciwprądem w

funkcji prędkości. Aczkolwiek przy hamowaniu przeciwprądem nie jest potrzebne

źródło prądu stałego, to jednak układy sterowania wypadają wtedy bardziej

skomplikowane niż przy hamowaniu dynamicznym. Również nagrzewanie silnika

jest wtedy znacznie większe. Zmianę kierunku wirowania uzyskuje się przez

skrzyżowanie dwóch faz stojana, a prędkości obrotowej przez przełączenie liczby

par biegunów.

Politechnika Szczecińska

Instytut Elektrotechniki

Zakład Maszyn i Napędów Elektrycznych

3

III.

Słowne sformułowanie zadania sterującego.

Zaprojektować układ realizujący automatyczne sterowanie rozruchem silnika

asynchronicznego klatkowego przełącznikiem gwiazda-trójkąt oraz z możliwością

pracy w obu kierunkach wirowania.

IV.

Opis działania układu.

Działanie układu jest następujące:

Włączenie: Włączenie układu odbywa się po naciśnięciu przycisku S2

(wirowanie w prawo) lub S1 (wirowanie w lewo). Po naciśnięciu np. przycisku S2

powinien zadziałać stycznik K1 (stycznik kierunkowy ruchu w prawo) i K3

(stycznik łączący uzwojenia stojana w gwiazdę) oraz przekaźnik czasowy KC1.

Zadaniem przekaźnika czasowego KC1 jest odliczanie czasu, jaki jest

przeznaczony dla pracy silnika połączonego w gwiazdę. Następnie po odliczeniu

zadanego czasu przez przekaźnik czasowy następuje wyłączenie stycznika K3, a

następuje załączenie stycznika K4. Od tego momentu uzwojenia stojana silnika

asynchronicznego zostają przełączone w trójkąt (normalna praca silnika).

Wyłączenie: Wyłączenie układu odbywa się poprzez naciśnięcie przycisku S1.

W wyniku tego działania następuje rozłączenie obwodu sterowania. Styczniki K1

oraz K4 zostają rozłączone. Silni jest przygotowany do ponownego uruchomienia.

V.

Schemat sterowania stykowego silnikiem klatkowym.

S1

S2

S3

F1

K1

K

2

K3

K4

KC1

HP

HL

HG

HT

L1 L2 L3

L

N

F2

F1

K

1

K1

K1

K1

K2

K2

K2

K2

KC1

KC1

K

3

K

4

K1

K2

K3

K4

K4

K3

K4

K4

F3

U1

V1

W1

U2

V2

W2

Politechnika Szczecińska

Instytut Elektrotechniki

Zakład Maszyn i Napędów Elektrycznych

4

VI.

Schemat włączenia sterownika PLC w układ sterowania
silnikiem.

I

1

I

2

I

3

I

4

I

5

I

6

I

7

I

8

I

9

I

1

0

I

1

1

I

1

2

I

1

3

c

o

m

2

I

1

4

I

1

5

I

1

6

c

o

m

1

IN

Q

1

Q

2

Q

3

Q

4

Q

5

Q

6

Q

7

Q

8

O

U

T

c

o

m

c

o

m

c

o

m

c

o

m

c

o

m

c

o

m

c

o

m

c

o

m

P

W

R

L

N

G

D

N

P

L

C

F

S

1

S

2

S

3

F1

K

1

K

2

K

3

K

4

L1 L2 L3

L

N PE

F2

F

1

K1

K2

K3

K4

HP

HL

HG

HT

F

1

K

1

K

2

F

1

U1

V1

W 1

U2

V2

W 2

M

Politechnika Szczecińska

Instytut Elektrotechniki

Zakład Maszyn i Napędów Elektrycznych

5

VII.

Tabela przyporządkowująca nazwy symboliczne układu
sterowania dla operandów PLC.

l.p. Symbol Operand

Komentarz

Typ

1

S1

I1

Styk przycisku S1 – NO

IN

2

S2

I2

Styk przycisku S2 – NO

IN

3

S3

I3

Styk przycisku S3 – NO

IN

4

F1

I4

Styk przekaźnika termicznego F3 – NZ

IN

5

K1

Q1

Cewka stycznika głównego K1

OUT

6

K2

Q2

Cewka stycznika głównego K2

OUT

7

K3

Q3

Cewka stycznika załączającego uzwojenia w
gwiazdę

OUT

8

K4

Q4

Cewka stycznika załączającego uzwojenia w
trójkąt

OUT

9

HP

Q5

Lampka sygnalizacyjna – obroty prawe

OUT

10

HL

Q6

Lampka sygnalizacyjna – obroty lewe

OUT

11

HG

Q7

Lampka sygnalizacyjna – połączenie w gwiazdę OUT

12

HT

Q8

Lampka sygnalizacyjna – połączenie w trójkąt

OUT

VIII.

Literatura.

1. Broel-Plater B.: Sterowniki programowalne właściwości i zasady stosowania.

Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2000

2. Legierski t., Kasprzyk J., Wyrwał J., Hajda J.: Programowanie sterowników

PLC. Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego,
Gliwice,1998

3. Boroń W.: Sterowniki programowalne wczoraj, dziś i jutro, Pomiary. Automatyka.

Kontrola, 1992, 1, s.14

4. Mikulczyński T., Samsonowicz Z.: Automatyzacja dyskretnych procesów

produkcyjnych. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa, 1997

5. VersaMax™ Control User’s Manual (GFK-1295)

6. VersaMax™ PLC User’s Manual (GFK-1503)
7. VersaMax™ Modules, Power Supplies and Carriers User’s Manual (GFK-1504)
8. VersaMax™ DeviceNet communications Modules User’s manual (GFK-1533)
9. Workshop Student Guide (GFN-034)
10. VersaPro Programming Software User’s Guide (GFK-1670)
11. Siwiński J.: Automatyka napędu elektrycznego. Państwowe Wydawnictwo

Techniczne, Warszawa, 1960

12. Seta Z.: Wprowadzenie do zagadnień sterowania – wykorzystanie

programowalnych sterowników logicznych PLC. Wydawnictwo MIKOM,
Warszawa, 2002

13. PN-IEC 1131: Sterowniki programowalne